CN111856745A - 一种光照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光照射装置。该装置包括线状光源；多个反射单元，围绕线状光源形成反射腔，反射腔包括出光口，线状光源出射的部分光束经至少一个反射单元反射后从出光口出射；多个第一探测单元，用于测量入射到对应的反射单元的光束的入射角和第一能量分布；多个旋转单元，用于带动反射单元旋转；第二探测单元，用于测量出光口的出射光束的出射角和第二能量分布；控制单元，用于获取入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据，并根据预设出射角、预设能量分布和上述数据控制旋转单元旋转反射单元，以使出射光束以预设出射角和预设能量分布出射。本发明的技术方案，可实现出射光束的出射角和能量分布可调，以满足多种应用场景的需求。

Description

一种光照射装置

技术领域

本发明实施例涉及光束调节技术，尤其涉及一种光照射装置。

背景技术

自然界中，由于许多材料在光照下会发生形态、性质等方面的改变，光照射装置广泛应用在光配向、固化、印刷、光清洗等技术领域。

现有的光照射装置，一般是通过线光源发射光束，经过槽状反射镜将光束反射到出光口出射。由于槽状反射镜反射光束的方向固定，光照射装置出射光的角度无法调节；出光口出射光线的能量分布为高斯分布，导致受光面接收的能量不均匀。

发明内容

本发明实施例提供一种光照射装置，以实现出射光束的出射角和能量分布可调。

本发明实施例提供了一种光照射装置，包括：

线状光源；

多个反射单元，多个所述反射单元围绕所述线状光源形成反射腔，所述反射腔包括出光口，所述线状光源位于所述反射腔内，所述反射单元的反射面朝向所述线状光源，所述线状光源出射的部分光束经过至少一个所述反射单元反射后从所述出光口出射；

多个第一探测单元，与所述反射单元一一对应，所述第一探测单元用于测量入射到对应的所述反射单元的光束的入射角和第一能量分布；

多个旋转单元，与所述反射单元一一对应并固定连接，所述旋转单元用于带动所述反射单元旋转；

第二探测单元，设置于所述反射腔的出光口，所述第二探测单元用于测量所述出光口的出射光束的出射角和第二能量分布；

控制单元，分别与所述第一探测单元、所述第二探测单元和所述旋转单元连接，所述控制单元用于获取所述入射角、所述第一能量分布、所述出射角和所述第二能量分布的数据，并根据预设出射角、预设能量分布、所述入射角、所述第一能量分布、所述出射角和所述第二能量分布的数据控制所述旋转单元旋转与所述旋转单元对应的所述反射单元，以使所述出光口的出射光束以所述预设出射角和所述预设能量分布出射；

其中，所述反射单元的数量为大于或等于4的偶数，且关于所述线状光源呈轴对称分布。

可选的，所述第一探测单元包括第一角度探测单元和第一能量探测单元，所述第一角度探测单元用于测量入射到所述反射单元的光束的入射角，所述第一能量探测单元用于测量入射到所述反射单元的光束的第一能量分布；

所述第二探测单元包括第二角度探测单元和第二能量探测单元，所述第二角度探测单元用于测量所述出光口的出射光束的出射角，所述第二能量探测单元用于测量所述出光口的出射光束的第二能量分布。

可选的，还包括：

偏振控制单元，位于所述第二探测单元的出光侧，用于调节所述出光口的出射光束的偏振态。

可选的，所述反射单元包括平面反射镜、抛物面反射镜、球面反射镜或椭球面反射镜的至少一种。

可选的，所述反射单元的反射面镀有反射膜。

可选的，所述出光口的延伸方向平行于所述线状光源的延伸方向；

所述第二探测单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；

所述第二探测单元在沿所述第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；所述出光口在沿垂直于所述出光口的延伸方向上的长度为L2；L1﹥L2。

可选的，所述出光口的延伸方向平行于所述线状光源的延伸方向；

所述第二探测单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；所述偏振控制单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；

所述第二探测单元在沿所述第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；所述出光口在沿垂直于所述出光口的延伸方向上的长度为L2；所述偏振控制单元在沿所述偏振控制单元的延伸方向上的长度为L3；L1>L2>L3。

本发明实施例提供的光照射装置，包括线状光源；多个反射单元，多个反射单元围绕线状光源形成反射腔，反射腔包括出光口，线状光源位于反射腔内，反射单元的反射面朝向光源，线状光源出射的部分光束经过至少一个反射单元反射后从出光口出射；多个第一探测单元，与反射单元一一对应，第一探测单元用于测量入射到对应的反射单元的光束的入射角和第一能量分布；多个旋转单元，与反射单元一一对应并固定连接，旋转单元用于带动反射单元旋转；第二探测单元，设置于反射腔的出光口，第二探测单元用于测量出光口的出射光束的出射角和第二能量分布；控制单元，分别与第一探测单元、第二探测单元和旋转单元连接，控制单元用于获取入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据，并根据预设出射角、预设能量分布、入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据控制旋转单元旋转与旋转单元对应的反射单元，以使出光口的出射光束以预设出射角和预设能量分布出射；其中，反射单元的数量为大于或等于4的偶数，且关于线状光源呈轴对称分布。通过第一探测单元测量与之对应的反射单元的入射角和第一能量分布，通过第二探测单元测量反射腔出光口的出射光束的出射角和第二能量分布，通过控制单元根据预设出射角、预设能量分布、入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据，计算各个反射单元需要旋转的角度，然后控制旋转单元带动与之对应的反射单元旋转，实现闭环调节，直至出光口的出射光束达到预设出射角和预设能量分布，实现出射光束的出射角和能量分布可调，以满足多种应用场景的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种光照射装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种反射单元的主视结构示意图；

图3是图2所示的反射单元的左视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种光照射装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的中的具体含义。

图1所示为本发明实施例提供的一种光照射装置的结构示意图，本实施例提供的光照射装置可适用于光配向设备、光固化设备、印刷设备、光清洗设备等设备中，该光照射装置包括：线状光源10；多个反射单元20，多个反射单元20围绕线状光源10形成反射腔30，反射腔30包括出光口31，线状光源10位于反射腔30内，反射单元20的反射面朝向线状光源10，线状光源10出射的部分光束经过至少一个反射单元20反射后从出光口31出射；多个第一探测单元21，与反射单元20一一对应，第一探测单元21用于测量入射到对应的反射单元20的光束的入射角和第一能量分布；多个旋转单元22，与反射单元20一一对应并固定连接，旋转单元22用于带动反射单元20旋转；第二探测单元40，设置于反射腔30的出光口31，第二探测单元40用于测量出光口31的出射光束的出射角和第二能量分布；控制单元(图中未示出)，分别与第一探测单元21、第二探测单元40和旋转单元22连接，控制单元用于获取入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据，并根据预设出射角、预设能量分布、入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据控制旋转单元22旋转与旋转单元22对应的反射单元20，以使出光口31的出射光束以预设出射角和预设能量分布出射；其中，反射单元20的数量为大于或等于4的偶数，且关于线状光源10呈轴对称分布。

可以理解的是，图1所示为本发明实施例提供的一种光照射装置的剖面视图，在本实施例中，设计反射单元20的数量为大于或等于4的偶数。示例性的，图1中示出的反射腔包括十个反射单元20，具体实施时，反射单元20的数量可以根据实际需求进行设计，本发明实施例不作限定。线状光源10向围绕线状光源10四周的方向发射光线，多个反射单元20围成一个在下方设置有出光口31的反射腔，线状光源10发出的光线，部分直接从出光口31出射，部分在一个或多个反射单元20的反射面反射，然后从出光口31出射。出光口示例性的可以设置为矩形、圆、椭圆等形状，具体出光口形状可以根据实际需求设置。通过设置反射单元20对称，可以使左右两侧的光路也对称，有利于使出射光束能量均匀分布，可以理解的是，反射单元20数量越多，调节光线方向和能量分布越精确。示例性的，线状光源10发出的光线a直接从出光口31出射，光线b经过反射单元20a一次反射后从出光口31出射，光线c依次经过反射单元20b、20a反射后从出光口31出射，光线d依次经过反射单元20c、20b、20a反射后从出光口31出射。

本实施例提供的光照射装置还包括与反射单元20一一对应的第一探测单元21和旋转单元22，示例性的，图2所示为本发明实施例提供的一种反射单元的主视结构示意图，图3为图2所示的反射单元的左视结构示意图。当旋转单元22带动反射单元20旋转时，可以改变反射光的角度。需要说明的是，图2和图3中示出第一探测单元21和旋转单元22都位于反射单元20一侧的顶端仅是示例性的，具体实施时，可以根据实际需求设置第一探测单元21和旋转单元22的位置，第一探测单元21测量入射到反射单元20上的光束的入射角和第一能量分布，作为对应的反射单元20所接收光束的入射角和能量分布。可以理解的是，反射单元20的数量越多，第一探测单元21的测量的入射角和能量分布作为对应的反射单元20的入射角和能量分布越准确。在出光口31，可以设置与第一探测单元21相同的第二探测单元40，用来测量出光口31处出射光束的出射角和第二能量分布，控制单元可以根据实际需求(例如出光口的出射光束的预设出射角和预设能量分布)，通过获取和处理第一探测单元21和第二探测单元40获取的光束角度数据和能量分布数据，生成调整量发送给旋转单元22，旋转单元22带动反射单元20旋转，实现闭环调节，直至出光口31的出射光束达到预设出射角和预设能量分布。

本实施例的技术方案，通过第一探测单元测量与之对应的反射单元的入射角和第一能量分布，通过第二探测单元测量反射腔出光口的出射光束的出射角和第二能量分布，通过控制单元根据预设出射角、预设能量分布、入射角、第一能量分布、出射角和第二能量分布的数据，计算各个反射单元需要旋转的角度，然后控制旋转单元带动与之对应的反射单元旋转，实现闭环调节，直至出光口的出射光束达到预设出射角和预设能量分布，实现出射光束的出射角和能量分布可调，以满足多种应用场景的需求。

在上述技术方案的基础上，可选的，第一探测单元包括第一角度探测单元和第一能量探测单元，第一角度探测单元用于测量入射到反射单元的光束的入射角，第一能量探测单元用于测量入射到反射单元的光束的第一能量分布；第二探测单元包括第二角度探测单元和第二能量探测单元，第二角度探测单元用于测量出光口的出射光束的出射角，第二能量探测单元用于测量出光口的出射光束的第二能量分布。

可以理解的是，第一探测单元和第二探测单元可以采用相同的探测器，分别用来测量反射单元和出光口光线的角度和能量分布，第一角度探测单元和第二角度探测单元可以选用相同的角度传感器，第一能量探测单元和第二能量探测单元可以选用相同的能量传感器。

图4所示为本发明实施例提供的另一种光照射装置的结构示意图。参考图4，可选的，本实施例提供的光照射装置还包括：偏振控制单元50，位于第二探测单元40的出光侧，用于调节出光口31的出射光束的偏振态。

示例性的，该光照射装置可以用于光配向设备中，线状光源10为紫外光源，例如可以为汞灯，偏振控制单元50可以为线偏振片，将光照射装置的出射光变为线偏振光。通过旋转单元22带动反射单元20旋转，可以调整出射光的角度，改善偏振控制单元50的入射光的角度，从而提高光配向设备的消光比，还能有效减少大角度光线，提高能量的利用率，减少功耗；还可以改善光的能量分布，使入射到偏振控制单元50表面的能量均匀，提高偏振控制单元50的寿命及配向设备的性能。

需要说明的是，偏振控制单元50可以根据实际需求调制出射光的偏振态，例如调制为圆偏振、椭圆偏振等，具体结构可以根据具体应用场景设计，本发明实施例对此不做限定。

可选的，反射单元包括平面反射镜、抛物面反射镜、球面反射镜或椭球面反射镜的至少一种。

示例性的，图1和图4中示出的反射单元20都为平面反射镜，在其他实施例中，可以设计反射单元为抛物面、球面、椭球面等面型的一种或多种，从而调整出射光的角度和能量分布。

可选的，反射单元的反射面镀有反射膜。

通过在反射单元的反射面镀反射膜，可以增加反射面的反射率，还可以根据需求反射需要的波长，提高光照射装置的性能。

可选的，出光口的延伸方向平行于线状光源的延伸方向；第二探测单元的延伸方向垂直于出光口的延伸方向；第二探测单元在沿第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；出光口在沿垂直于出光口的延伸方向上的长度为L2；L1﹥L2。

继续参考图1，出光口31的延伸方向为垂直纸面的方向，第二探测单元40的延伸方向为平行于纸面的方向，通过设计L1﹥L2，可以使出光口31的所有出射光的出射角和能量分布都能被探测(沿垂直纸面方向上的光线与对应的第二探测单元40探测位置处的出射角和能量分布相同)，从而保证控制单元实现对反射单元20的闭环控制。

可选的，出光口的延伸方向平行于线状光源的延伸方向；第二探测单元的延伸方向垂直于出光口的延伸方向；偏振控制单元的延伸方向垂直于出光口的延伸方向；第二探测单元在沿第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；出光口在沿垂直于出光口的延伸方向上的长度为L2；偏振控制单元在沿偏振控制单元的延伸方向上的长度为L3；L1>L2>L3。

继续参考图4，出光口31的延伸方向为垂直纸面的方向，第二探测单元40的延伸方向为平行于纸面的方向，通过设计L1>L2>L3，可以使出光口31的所有出射光的出射角和能量分布都能被探测(沿垂直纸面方向上的光线与对应的第二探测单元40探测位置处的出射角和能量分布相同)，入射到偏振控制单元50的光线的入射角和能量分布都已知，实现光束出射角和能量分布可控。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种光照射装置，其特征在于，包括：

线状光源；

多个反射单元，多个所述反射单元围绕所述线状光源形成反射腔，所述反射腔包括出光口，所述线状光源位于所述反射腔内，所述反射单元的反射面朝向所述线状光源，所述线状光源出射的部分光束经过至少一个所述反射单元反射后从所述出光口出射；

多个第一探测单元，与所述反射单元一一对应，所述第一探测单元用于测量入射到对应的所述反射单元的光束的入射角和第一能量分布；

多个旋转单元，与所述反射单元一一对应并固定连接，所述旋转单元用于带动所述反射单元旋转；

第二探测单元，设置于所述反射腔的出光口，所述第二探测单元用于测量所述出光口的出射光束的出射角和第二能量分布；

控制单元，分别与所述第一探测单元、所述第二探测单元和所述旋转单元连接，所述控制单元用于获取所述入射角、所述第一能量分布、所述出射角和所述第二能量分布的数据，并根据预设出射角、预设能量分布、所述入射角、所述第一能量分布、所述出射角和所述第二能量分布的数据控制所述旋转单元旋转与所述旋转单元对应的所述反射单元，以使所述出光口的出射光束以所述预设出射角和所述预设能量分布出射；

其中，所述反射单元的数量为大于或等于4的偶数，且关于所述线状光源呈轴对称分布。

2.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述第一探测单元包括第一角度探测单元和第一能量探测单元，所述第一角度探测单元用于测量入射到所述反射单元的光束的入射角，所述第一能量探测单元用于测量入射到所述反射单元的光束的第一能量分布；

所述第二探测单元包括第二角度探测单元和第二能量探测单元，所述第二角度探测单元用于测量所述出光口的出射光束的出射角，所述第二能量探测单元用于测量所述出光口的出射光束的第二能量分布。

3.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，还包括：

偏振控制单元，位于所述第二探测单元的出光侧，用于调节所述出光口的出射光束的偏振态。

4.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述反射单元包括平面反射镜、抛物面反射镜、球面反射镜或椭球面反射镜的至少一种。

5.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述反射单元的反射面镀有反射膜。

6.根据权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述出光口的延伸方向平行于所述线状光源的延伸方向；

所述第二探测单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；

所述第二探测单元在沿所述第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；所述出光口在沿垂直于所述出光口的延伸方向上的长度为L2；L1﹥L2。

7.根据权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，所述出光口的延伸方向平行于所述线状光源的延伸方向；

所述第二探测单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；所述偏振控制单元的延伸方向垂直于所述出光口的延伸方向；

所述第二探测单元在沿所述第二探测单元的延伸方向上的长度为L1；所述出光口在沿垂直于所述出光口的延伸方向上的长度为L2；所述偏振控制单元在沿所述偏振控制单元的延伸方向上的长度为L3；L1>L2>L3。

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